喷射混凝土速凝剂浅析

简要说明了水泥的水化凝结过程,分析了速凝剂的作用机理,并对喷射混凝土复合添加剂材料的研究开发提出了建议。     

喷射混凝土速凝剂的应用与发展

速凝剂是一种非常重要的混凝土外加剂。本文论述了喷射混凝土速凝剂应用和国内外速凝剂的研究发展现状。分析了现有速凝剂存在的主要问题．提出了今后速凝剂的发展趋势。     

喷射混凝土新型增稠速凝剂研究

不同水泥的增稠对比试验表明：喷射混凝土新型增稠速凝剂具有良好的增稠效果。经扫描电镜的观察分析，其增稠原理是ＩＶＡ分析的吸附“架桥”和液相膜空间网络综合作用；不同水泥、不同水灰比时凝结时间测定表明ＩＶＡ具有良好的速凝适应性； 强度试验证实ＩＶＡ对水泥各龄斯强度发展有利；在矿山巷道的应用表明ＩＶＡ能明显减少喷射混凝土回弹。图３，表４，参４。     

喷射混凝土水泥与速凝剂相容性实验研究

针对神华集团寸草塔煤矿喷射混凝土支护回弹率大、黏结性能不好等问题,对水泥速凝剂凝结时间相容性进行了实验研究,通过对原矿材料实验分析得出:原矿水泥速凝剂初凝时间均>5 min,终凝时间均>10 min,相容性不符合要求。通过对所提供材料的凝结时间分析,得出符合相容性要求的水泥速凝剂有C水泥、D速凝剂与F速凝剂,最终确定凝结时间变化曲线。分析认为变化率较为平缓的F速凝剂更有利于保证工程质量。     

湿式喷射混凝土液体速凝剂添加器的设计

针对煤矿掘进巷道湿式喷射混凝土液体速凝剂添加器添加精度控制复杂的问题,介绍一种带转动控制阀的液体速凝剂添加器的原理和结构,同矿用滚子挤压泵送型湿式混凝土喷射机配套应用.通过对多种液体速凝剂添加器比较分析、结构优化设计,减小整机重量、外形尺寸和降低湿喷机的整机造价,速凝剂添加的剂量调节简单、精度可靠,配套施工时粉尘浓度低,有效降低混凝土回弹率和提高了喷射混凝土的施工质量.     

湿式喷射混凝土粉状速凝剂添加器的设计应用

介绍了湿式喷射混凝土速凝剂添加技术的现状,阐述了湿式喷射混凝土使用粉状速凝剂的技术途径,重点介绍了添加器的结构原理和设计原则,对喷头混合室的结构形式进行了研究,陈述了样机的试验情况和试验结果。     

粉状速凝剂在喷射混凝土中的应用与研发趋势

阐述了粉状速凝剂在喷射混凝土中的重要性,分析了粉状速凝剂影响喷射混凝土质量的主要因素,并针对这些影响因素,介绍了国内外研究现状及目前国内的研究成果,对现场锚喷应用过程中存在的问题(回弹率、粉尘浓度、抗压强度、抗渗强度等)进行了分析,同时探讨了今后粉状速凝剂的研发方向。     

冲击荷载作用下的煤岩动力学特性及本构模型

为了研究煤岩的动态破坏特征和动力学损伤特性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)和应力加载系统,对煤岩试样进行了冲击试验和单轴压缩试验;根据应力-应变试验曲线的特征,在过应力模型上,应用连续损伤理论与统计强度理论,建立了适合煤岩动力学特性的过应力损伤模型。结果表明:动载作用下,当应变率较小时,煤岩破碎方式与静载作用时间具一定的相似性;随着应变率的增大,动载破坏强度显著增大,动态模量先增大后保持不变,塑性变形先增大后减小,应力-应变曲线具有明显的塑性流动特性。采用建立的煤岩过应力损伤模型本构方程对试验曲线进行拟合,通过两者的对比,验证了模型的正确性。     

冲击荷载作用下煤矿泥岩能量耗散试验研究

岩石破裂破碎实质是一个能量吸收与耗散的过程,煤矿岩巷钻爆掘进过程中,既要有足够的爆炸能量使待开挖区岩石破裂破碎和抛掷、形成空腔,又要控制爆炸能量对保留岩体造成的损伤,尤其是冲击荷载作用时强度较低的泥岩的动态响应特性更需要重点研究。以淮南矿区典型巷道泥岩为研究对象,利用直径50 mm分离式Hopkinson试验装置开展不同冲击气压下泥岩动态压缩试验,研究在冲击荷载作用下泥岩的动态力学性能和破裂破碎特征,重点研究动荷载作用下泥岩的能量耗散规律。为了进一步揭示泥岩动态破碎破裂与泥岩构成主要化学成分与细观结构之间的关系,对泥岩的静态物理力学性能进行了测试并进行泥岩的X射线荧光光谱(XRF)和X射线衍射(XRD)测试,确定其主要组分、化学和颗粒成份;同时采用放大1 000倍的电子数码显微镜对泥岩试件表面、断口进行放大观察,从岩石细观结构出发,通过对细观结构变化、物理与力学过程的分析研究了岩石的损伤及其演化。结果表明:泥岩的主要化学成分主要为Si O2,其次为Al2O3,Fe2O3,其力学强度低,物理性能指标差,在冲击荷载作用下,泥岩内部大量空隙缺陷(如空穴,位错,微裂隙等)动力学过程加剧,形成损伤;在应力波的持续作用下,大量的微损伤和微观不均匀处在试件内部进行复杂的演化,在颗粒内部结构、沿颗粒间裂缝和沿晶粒界会产生大量的微裂纹并发展,在构造边界碎片分层、夹杂物中也产生裂纹,泥岩试件最终产生环向断裂破坏和轴向劈裂拉伸破坏;试件吸收能、透射能和反射能均随入射能增加而增加,分别呈线性、对数和二次函数形式增长;试件吸收能可以用单位体积耗能密度、单位质量耗能和吸收阻抗比能表征,三者均随入射能增加呈线性增长,随应变率呈二次函数增长。     

马头门非线性载荷下的破坏机理研究

针对伊犁一矿马头门处于软弱岩层中、设计断面尺寸大并且具有明显矿震等复杂情况,运用FLAC~(3D)数值软件的非线性动力模块对原支护方案情况下,马头门围岩的稳定性进行了非线性动力分析,得出马头门在动载情况下的应力场和塑性区的分布规律,获得发生冲击破坏的机理。     

冲击载荷作用下巷道支护方案优化研究

针对老虎台矿深部开采矿震频繁的问题,对动静载耦合作用下的巷道支护方案进行优化。建立了动静载耦合作用下的数值模拟,分别对巷道在"无支护"、"锚杆+锚网支护"、"锚杆+锚网+U型棚复合支护"和"锚杆+锚网+O型棚复合支护"4种支护方案进行冲击载荷模拟,"锚杆+锚网+U型棚复合支护"方案巷道围岩的破坏深度为1~1.7 m,围岩受力均匀、破坏范围较小,对围岩控制的整体效果较好。对不同动载荷大小条件下的支护效果进行模拟,当动载荷大于70MPa时,巷道的围岩破坏范围超过了锚固区域,围岩的应力条件变差,巷道易发生失稳。该支护条件下动载的极限承载能力为70 MPa。     

冲击破坏条件下煤的红外光谱特征研究

通过电磁控制落锤冲击系统对大同塔山矿煤样进行定量循环冲击,冲击破坏后得到煤粉制样,并对其进行红外光谱特征分析。结果表明:煤体中含有大量氢键,氢键在冲击破坏过程中会发生断裂,塔山矿煤样主要表现为光谱波长3 400 cm~(-1)处的羟基自缔合氢键断裂;随着冲击强度的增大,氢键吸收强度降低;随着煤破坏加剧,氢键断裂需要的能量变大,氢键吸收强度下降趋势大大减缓,表现为非线性特征。     

煤矿井巷喷射混凝土技术的发展

结合国内外喷射混凝土技术和设备的发展情况,介绍了喷射混凝土的技术特点和应用情况,分析了主要发展阶段典型设备的技术和性能特性,根据煤矿生产特点研究了湿喷混凝土技术在井工煤矿的发展应用情况和技术趋势,将国内湿喷混凝土技术及装备发展分为引进吸收、改进发展和研发应用阶段,并指出煤矿井巷喷射混凝土技术在机械化、喷浆材料配比、外加剂研发等领域的发展趋势。     

磁化水对喷射混凝土强度影响的试验研究

为了提高喷射混凝土的质量 ,利用磁化水代替普通水拌制喷射混凝土,分别选取175,185,220,262,355 mT等5个磁感应强度,就磁化水对喷射混凝土强度的影响进行了试验研究,同时对磁化水提高喷射混凝土强度的机理进行了分析与探讨.试验结果表明,用磁化水代替普通水拌制喷射混凝土,可以提高各龄期的强度,最佳磁感应强度范围为185～220 mT.     

岩石循环冲击损伤演化围压效应的实验研究

为研究岩石循环冲击荷载作用下损伤的围压效应, 对大理岩试件在压力试验机上进行模拟冲击加载, 测试受冲击后试件轴向超声波波速。用超声波波速变化量描述试件的损伤度。分析了围压、荷载冲量大小、冲击次数对岩石损伤演化的影响, 得出了大理岩在不同围压下冲击损伤与冲击次数的函数关系。分析了大理岩岩样循环冲击损伤的围压效应。结果表明, 岩石循环冲击损伤具有明显的围压效应, 围压的存在提高了岩石抗冲击破坏的能力。从试验角度证明了在深部矿井中高地应力的存在对钻孔的钻进效率和处于初始应力场中的岩石的爆破破碎效率有重要影响。     

煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度影响的试验研究

为了实现矸石废弃物的高效利用,探究自燃煤矸石细颗粒对喷射混凝土强度的影响,研究了矸石细颗粒在粗骨料中不同掺量对混凝土试块抗压强度的影响,以及替代细骨料对混凝土试块及胶砂试块的抗压强度的影响,利用SPSS数据分析软件对实验数据进行了分析。结果表明:细颗粒在粗骨料中的掺量对混凝土强度有显著的影响,细颗粒掺量不应超过10%,超过10%时混凝土强度显著降低;细颗粒替代河沙做细骨料有利于混凝土强度的提高,且对混凝土早期强度影响不明显,28 d混凝土强度差异性显著;矸石细颗粒胶砂试块强度优于河砂胶砂试块,龄期越长强度差异性越明显。     

HCSA膨胀剂对喷射混凝土微观结构的影响

在喷射混凝土中适量加入HCSA膨胀剂配制成喷射补偿收缩混凝土,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和水泥稠凝测定仪等对喷射补偿收缩混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行了测试。研究结果表明,8%HCSA膨胀剂与5%速凝剂、硅酸盐水泥形成的三元胶凝材料,具有初凝时间短、抗压强度高的特性;掺加适量HCSA膨胀剂明显促进了水化产物钙矾石和CaCO3晶体的生长,钙矾石晶体的生长填充了胶凝材料的微孔洞和缝隙,形成相互交错的网状结构,有利于提高混凝土的密实度和抗压强度。     

喷射混凝土衬砌爆破损伤的数值分析

根据混凝土损伤的基本理论,把混凝土分段曲线损伤模型应用到喷射混凝土衬砌的有限元分析中。利用APDL语言编程对ANSYS进行二次开发．模拟了地下工程构建过程中,掘进爆破冲击波对喷射混凝土衬砌的损伤影响程度。实例计算考虑了不同条件下混凝土衬砌的最大损伤值及损伤积累发展趋势。按照5％的允许损伤准则,求出了不同条件下的最大炸药用量,为地下工程掘进施工提供了理论依据。     

对喷射混凝土强度检测方法的几点看法

分析了煤炭行业现行喷射混凝土强度检测方法存在的问题，对检测方法改进提出了建议。